비행 봉투 보호

Flight envelope protection
중국항공 006편 20초 만에 3000m 낙하 후 조종을 위해 비행봉투 밖으로 나가 파손

비행 엔벨로프 보호는 항공기 조종사가 항공기의 구조 및 공기역학 운영 [1][2][3]한계를 초과하도록 강제하는 제어 명령을 내리는 것을 방지하는 항공기 제어 시스템의 인간 기계 인터페이스 확장이다.그것은 현대의 모든 상용 플라이 바이 와이어 [4]항공기에 어떤 형태로든 사용된다.비행 외피 보호 시스템의 공언상의 장점은 비상사태에 대한 기습적인 대응이든 다른 방법이든 조종사의 과도한 통제 입력이 과도한 비행 통제 표면 이동으로 변환되는 것을 제한한다는 것이다.개념적으로, 조종사는 기체에 과도한 압력을 가하고 [5][6]항공기의 안전을 위태롭게 할 수 있는 과도한 제어 표면 움직임을 전자적으로 제한함으로써 "놀라움"으로 인한 과도한 제어 입력의 효과를 차단하면서 비상사태에 신속하게 대응할 수 있다.

실제로, 이러한 제한은 때때로 의도하지 않은 인적 요인 오류와 자체적인 사고를 초래합니다.

기능.

항공기에는 최소 및 최대 운항 속도 및 운항 구조 [1][2][3]강도와 관련된 안전 성능 한계를 설명하는 비행 엔벨로프가 있다.비행 외피 보호는 해당 비행 외피를 계산하고(그리고 안전 여유를 추가) 이 정보를 사용하여 조종사가 항공기를 비행 [5]외피 밖으로 내보내는 제어 입력을 중단한다.조종사의 명령에 의한 비행 외피 보호 시스템의 간섭은 두 가지 다른 방법으로 발생할 수 있다(이것 또한 결합될 수 있다).

  • 항공기의 비행 상태를 운용 경계에 더 가깝거나 심지어 그 밖에 이르게 하는 제어 입력의 일부 또는 전부를 무시하는 행위.이 방법은 대부분의 사이드스틱 제어 플라이 바이 와이어 항공기에 rate 명령을 사용하여 적용됩니다.
  • 조종사에게 각 명령이 계산된 운영 경계에 항공기를 가깝게 한다는 것을 알립니다. 이러한 통신은 단순한 경보나 촉각 피드백을 통해 이루어질 수 있습니다.이 방법은 흔히 재래식 제어장치를 사용하는 항공기에 적용된다.

예를 들어 조종사가 후방 사이드 스틱을 사용하여 항공기 기수를 위로 올리는 경우, 비행 외피 보호를 생성하는 제어 컴퓨터는 조종사가 정지된 공격 각도를 넘어 항공기를 피칭하는 것을 방지할 수 있다.

  • 첫 번째 경우 조종사가 더 많은 후방 제어를 적용하려고 할 경우, 비행 외피 보호는 항공기가 [4][5]이 명령을 무시하게 할 것이다.이러한 방식으로 비행 외피 보호는 조종사가 비상 시에 최대 제어력을 가할 수 있도록 하면서 항공기를 부주의로 운영 안전의 한계 밖에 배치하지 않도록 함으로써 항공기 안전을 높일 수 있다.이것이 항공 사고를 멈출 수 있는 예로는 지상 근접 경고 시스템 경고에 대한 반응 또는 접근 중인 항공기와 잠재적 공중 [4]충돌에 대한 신속한 대응으로 조종사가 신속한 회피 기동을 할 수 있는 경우를 들 수 있다.비행 봉투 보호 시스템이 없는 경우, "여러분은 아마도 통제 불능이 되거나 더 악화될까 두려워 가능한 한 조종을 자제할 것입니다.[2.5G, 설계 한계치]에 접근해야 합니다.그리고 그곳에 도착했을 때는 2.5G를 비행한 상업용 조종사는 거의 없기 때문에 알 수 없습니다.그러나 A320에서는 주저할 필요가 없습니다.A320에서는 [5]조종기를 측면까지 쾅하고 비행기를 타고 가는 만큼 빠르게 이륙할 수 있습니다."따라서 에어버스의 제조사들은 다음과 같이 주장한다. "봉투 보호는 조종사를 구속하지 않는다.조종사가 불확실성으로부터 해방되어 [5]안전성이 향상됩니다."
  • 두 번째 경우, 예를 들어 조종사와 통신하기 위해 강제 피드백 시스템을 사용할 때, 조종사가 훨씬 더 많은 후방 제어를 적용하려고 할 경우, 비행 외피 보호 장치는 조종기에 대한 대응력을 증가시켜 조종사가 위험하다고 인식되는 제어 입력을 계속하기 위해 증가된 힘을 적용해야 한다.비행기 봉투 보호 장치를 통해요

대부분의 현대 플라이 바이 와이어 항공기 설계자는 이 두 가지 솔루션 중 하나를 고수하지만('보조 제어 및 피드백 없음' 또는 '기존 제어 및 피드백, 아래 참조) 과학에도 이 둘을 결합하는 접근법이 있다.한 연구에서 입증되었듯이, 롤 레이트와 g-하중을 통해 제어되는 항공기의 사이드 스틱에 적용되는 힘 피드백은 (예를 들어, 현대 에어버스 항공기와 같이) 저장 비행 엔벨로프에 대한 고수를 증가시키고, 따라서 조종사의 비행 범위를 벗어나는 비행의 위험 상태에 진입하는 위험을 감소시키는 데 사용될 수 있다.권위를 부여하고 상황 인식을 [7]높입니다.

에어버스 및 보잉

에어버스 A320은 자사의 비행 제어 소프트웨어에 완전한 비행 외피 보호를 통합한 최초의 상용 항공기였다.이는 전 Airbus 엔지니어링 담당 수석 부사장인 Bernard Ziegler에 의해 선동되었습니다.Airbus에서는 승무원이 대체 "제어법"[4][8][9][10]을 선택하여 비행 한계치를 초과하여 비행할 수 있지만, 비행 한계치 보호를 완전히 무시할 수 없다.보잉은 승무원들이 비행 [4][11]제어 장치에 과도한 힘을 가함으로써 비행 한계치를 무시하도록 허용함으로써 777기와는 다른 접근법을 취했다.

상세 정보:비행 제어 모드(전자식)

사고

중국항공 006편 사고

상세 정보:중국항공 006편 사고

비행기 봉투 보호에 대한 반대 의견 중 하나는 [5]1985년 샌프란시스코 북서쪽에서 발생한 보잉 747SP-09 중국항공 006편 사고이다.이 비행사고에서 승무원은 회전과 수직에 가까운 급강하로부터 회복하기 위해 수평 꼬리 표면에 과도한 응력을 가해야 했다. (이는 자동 조종의 분리 및 엔진 화염에 의한 요의 잘못된 취급으로 인해 일어났다.)조종사는 (원래의 고고도 순항으로부터) 약 10,000피트의 고도를 남기고 조종을 회복했다.이를 위해 조종사는 설계 [5]한계치의 두 배 이상인 5.5G로 추정되는 항공기를 끌어당겨야 했다.항공기가 비행 외피 보호 시스템을 통합했다면, 이러한 과도한 기동은 수행될 수 없었을 것이고, 이는 회수의 가능성을 크게 감소시켰다.

이러한 반대에 맞서 에어버스는 006편 상황의 A320기가 "애초에 공중에서 떨어지지 않았을 것"이라고 응답했다. 즉, 봉투 보호 장치가 엔진이 정지된 상태에서도 자동으로 수평 비행을 유지했을 것이다.[5]

페덱스 705편

상세 정보:페덱스 705편

1995년 4월, FedEx 705편, 맥도넬 더글러스 DC-10-30은 해고 위기에 처한 FedEx 비행 엔지니어의 경우로, 그의 가족들이 그의 생명 보험을 수령하기 위해 비행기를 납치하고 FedEx 본사에 충돌시키려 했다.공격을 받고 심각한 부상을 입은 후, 비행 승무원들은 반격하여 안전하게 비행기를 착륙시킬 수 있었다.공격자의 균형을 잃고 조종석을 벗어나기 위해 승무원들은 비행기의 속도를 측정할 수 없을 정도로 빠른 급강하와 배럴 롤을 포함한 극단적인 기동을 해야 했다.

만약 승무원들이 비행기의 비행 한계를 넘지 못했다면, 승무원들은 성공하지[citation needed] 못했을지도 모른다.

아메리칸 항공 587편

상세 정보:아메리칸 항공 587편

2001년 11월 에어버스 A300편 아메리칸 에어라인 587편은 조종사의 과도한 방향타 입력으로 수직 안정기가 고장나 추락했다.

조종사들이 정상 한계를 초과해야 한다는 것을 알고 있는 우발상황에 대해 오버라이드 버튼이 제공되어야 한다고 주장할 수 있지만, 비행 외피 보호 시스템은 이러한 추락을 막을 수 있었다.

US 항공 1549편

상세 정보:US 항공 1549편

에어버스 A320기인 US 에어웨이즈 1549편은 새와 충돌한 후 이중 엔진 고장을 겪었고 2009년 1월 허드슨 강에 안전하게 착륙했다.NTSB 사고 보고서는[12] 비행 봉투 보호의 효과를 언급하고 있습니다. "비행기의 마지막 150피트 강하에서의 비행 속도는 비행기의 플라이 바이 와이어 봉투 보호 기능의 알파 보호 모드를 활성화하기에 충분히 낮았습니다. 이러한 특징들 때문에, 비행기는 비행기의 무게와 구성에 대해 피치 정상 법칙에 따라 달성 가능한 최대 공격 각도 (AoA)에 도달할 수 없었습니다. 하지만, 비행기는 그 당시 무게와 구성에 대해 최대의 성능을 제공했습니다.

기장은 비행기 봉투 보호를 통해 비행기 지연의 위험 없이 사이드 스틱을 완전히 끌어올릴 수 있었습니다."

콴타스 72편 추락 사고

추가 정보: 콴타스 72편

Qantas 72는 ADIRU 컴퓨터 중 하나로부터의 잘못된 데이터로 인해 명령되지 않은 피치 다운에 시달렸습니다.

에어프랑스 447편

상세 정보:에어프랑스 447편

에어버스 A330편인 에어프랑스 447편은 2009년 6월 에어버스 A330이 회생하지 못한 채 대서양에 추락해 탑승자 전원이 사망했다.얼음 결정으로 인한 피토 튜브의 방해로 인해 측정된 속도 사이의 일시적인 불일치는 자동 조종 차단 및 대체 법칙 재구성의 원인이 되었다. 대체 법칙으로 재구성한 두 번째 결과는 스톨 보호 장치가 더 이상 작동하지 않는 것이었다.

승무원들은 부적절한 제어 입력을 하여 항공기가 정지한 것을 인지하지 못했다.

보잉 737 MAX의 MCAS

상세 정보:기동 특성 증강 시스템, Lion Air 610편, 에티오피아 항공 302편, 보잉 737 MAX 지상파

2018년 10월과 2019년 3월에 MCAS 비행 보호 시스템의 잘못된 작동으로 인해 두 대의 보잉 737 MAX 여객기가 회수가 불가능한 다이빙으로 추락하여 346명이 사망하였고, 이로 인해 여객기는 전 세계적으로 지상에 이르게 되었다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ a b Pratt, R. (2000)비행 제어 시스템: 설계 및 구현에 있어 실질적인 문제.전기 기술자 협회 ISBN978-0-85296-766-9
  2. ^ a b Abzug MJ, Larrabee EE(2002).비행기의 안정성과 제어: 항공을 가능하게 한 기술의 역사.케임브리지 대학 출판부, ISBN 978-0-521-80992-4
  3. ^ a b 리스킨 5세(2001년)조종 오류 제어:자동화맥그로-힐 프로페셔널.ISBN 978-0-07-137320-3
  4. ^ a b c d e 북쪽, 데이비드(2000) "봉투 보호 시스템에서의 공통점 찾기"항공 주간 & 우주 기술, 8월 28일, 66-68페이지.
  5. ^ a b c d e f g h Waldrop MM.(1989)전기 하늘을 날다.과학, 244: 1532–1534. JSTOR 1704109
  6. ^ 알리자르트 R.Fulcord GA. (1989) 전기 여객기.사이언스, 245: 581-583.JSTOR 1704444
  7. ^ Florian J. J. Schmidt-Skipiol & Peter Hecker (2015). "Tactile Feedback and Situation Awareness-Improving Adherence to an Envelope in Sidestick-Controlled Fly-by-Wire Aircrafts [sic]". 15th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference: 2905. doi:10.2514/6.2015-2905.
  8. ^ 트래버스 P.라카제 1세Souyris J. (2004년)Airbus Fly-By-Wire: 신뢰성에 대한 토탈 어프로치.IFIP 국제정보처리연맹: 정보사회 구축.156: 191~212.doi: 10.1007/978-1-4020-8157-6_18
  9. ^ Briere D. and Travers, P. (1993) "Airbus A320/A330/A340 전기 비행 제어: 웨이백 머신에 2009-03-27 보관된 내결함성 시스템 제품군" Pro.FTCS, 페이지 616–623.
  10. ^ 로저스 R. (1999년)조종사 권한 및 항공기 보호.콕핏(1월~3월호).4–27.
  11. ^ Aplin JD. (1997년)보잉 777기의 주 비행 컴퓨터입니다마이크로프로세서와 마이크로시스템.20: 473~478.doi:10.1016/S0141-9331(97)01112-5
  12. ^ https://www.ntsb.gov/investigations/AccidentReports/Reports/AAR1003.pdf (특정 섹션 1.6.3 및 2.7.2)